세슘납 할로겐화물 페로브스카이트 나노판의 단분자층 수준 두께 제어 용액합성법

전문가 제언

○ 태양전지에서 성공적인 유기무기 납할로겐화물 하이브리드 페로브스카이트의 안정성 문제를 해결하기 위한 대안으로 무기 페로브스카이트 CsPbX3(X=Cl, Br, I) 나노결정(NC)의 연구가 한창이다. 그러나 더 높은 안정성을 추구하는 연구는 끝이 없어 최신 실온합성법에 의한 CsPbBr3의 2차원 나노판(2D NPL)이 개발되었다. 이는 약 7.0nm인 여기자 Bohr 직경보다 작은 두께 3.0nm의 5분자층(monolayer, ML)이므로 양자구속 효과가 있어 안정성과 띠 간격 에너지 등이 높아 LED나 레이저 응용에서의 기대가 높다.

 

○ 이 글은 2D NPL CsPbBr3의 최신 콜로이드 실온합성법을 소개하고 있다. 실온에서 일어나는 나노판의 핵형성과 성장은 반응성이 없는 상태에 있던 전구체 혼합물에 아세톤 주입에 의해 촉발되었다. 결정의 낮은 성장온도가 나노판 두께제어를 가능케 하여 3분자층으로부터 5분자층으로 정밀조정이 되었다. 이처럼 작은 두께에서 전하캐리어의 강력한 2차원 구속 덕에 예리한 광발광(PL), 강한 여기자 흡수 그리고 벌크 CsPbBr3의 띠 간격에 비해 0.34eV 이상의 청색 이동이 가능했다.

 

○ 또한 NPL의 조성은 한 NPL로부터 이의 크기와 형상을 보존하며 손쉬운 음이온교환에 의해 CsPbBr3나 CsPbI3로 변화시킬 수 있어 여러 색의 발광을 얻을 수 있다. 저렴하고 안정성 있는 청색광 방출 CsPbCl3 NPL의 출현은 실용적 청색발광 콜로이드 나노결정(NC)을 구하기 힘든 LED 디스플레이 응용에 반가운 소식이 될 수 있을 것이다.

 

○ 이 글의 핵심은 2D NPL의 5 ML(두께 3.0nm)로부터 3ML(1.8nm)까지 박막두께의 정밀조정(감소) 기술로, 합성 시 전구체 혼합물 내 HBr 첨가량 조정이다. NPL의 안정성은 단층수와 관련 있어 3ML이나 5ML 시료는 최소 1개월 이상이다.

 

○ 하이브리드 페로브스카이트기반 태양전지 연구의 세계 톱 실적(변환효율 기록, 특허수 등) 보유 한국산학연은 첨단중소기업형 차세대기술인 안정성이 높은 무기 세슘할로겐화물 페로브스카이트의 정식 연구를 조속히 개시하고 자원면에서 정부가 적극 지원하기를 기대한다.

저자

Q.A. Akkerman, et al.

자료유형

니즈학술정보

원문언어

영어

기업산업분류

화학·화공

연도

2016

권(호)

138()

잡지명

Journal of the American Chemical Society

과학기술
표준분류

화학·화공

페이지

1010~1016

분석자

변*호

분석물

• 세슘납 할로겐화물 페로브스카이트 나노판의 단분자층 수준 두께 제어 용액합성법.pdf [570,746 byte]

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